小結11、氣體不是理想的絕緣體
正常情況下，氣體是絕緣體，但其中仍有少量的帶電質點，這是在空中高能射線（如紫外線、宇宙射線及地球內部輻射）作用下產生的。
在電場作用下，這些帶電質點作定向運動而形成電導電流。因為，氣體不是理想的絕緣體，不過，當電場較弱時，帶電質點數極少，電流極小，氣體仍是良好的絕緣體。
2、什麼是擊穿
當氣體中的電場強度達到一定數值後，氣體中電流劇增，在氣體間隙中形成一條導電性能高的通道，氣體失去絕緣能力，氣體這種由絕緣狀態突變為良導電狀態的過程，稱為擊穿。
3、什麼是氣體放電
氣體中流過電流的各種形式，統稱為氣體放電。
氣體放電的形式：
◆ 在氣壓低、電源功率較小時，為充滿間隙的輝光放電；
◆ 在大氣壓下，表現為火花放電或電弧放電；
◆ 在極不均勻電場中，會在區域性電場最強處產生電暈放電。
4、氣體中帶電質點的產生
氣體本身發生游離
氣體中的金屬電極發生表面游離
5、激勵、能級
任何電介質都是由原子組成的，原子則由一帶正電的原子核和圍繞著原子核旋轉的外層電子組成。由於原子所帶正、負電荷相等，故正常情況呈中性。電子的能量不同，其所處的軌道也不同。
通常電子能量越小，其軌道半徑越小，離原子核越近。穩定的原子的外層電子都在各自的能級軌道上運轉，此時原子的位能最小。當外界給予原子一定的能量使內層電子獲得能量不能脫離原子核的束縛，只能躍遷到標誌著能量更高的、離原子核較遠的軌道上去時，該原子就處於激勵狀態，原子的位能也增加，這一過程叫激勵。
根據原子中電子的能量狀態，原子有一系列可取的確定的能量狀態，稱為能級。
6、激勵能、反激勵
原子激勵所需能量等於較遠軌道與正常軌道的能級之差，稱為激勵能。
處於激勵狀態的原子的壽命極短，之後會自動地返回到原始狀態，以光子的形式釋放出所吸收的能量，這一過程稱為反激勵。
7、游離過程、游離能、分級游離
若原子吸收的外界能量足夠大，使得原子中乙個或幾個電子脫離原子核的束縛而形成自由電子，中性原子失去電子成為正離子，該原子就被游離了。這一過程稱為游離過程，所需能量稱為游離能。
處於激勵狀態的原子，也可再獲得能量發生游離，稱為分級游離。這種分級游離所需能量小於原子直接游離所需的能量。
8,（1）氣體中帶電質點的產生
帶電質點可由以下形式的游離形成：
1）碰撞游離2）光游離3）熱游離4）表面游離
幾點說明
1 不管是什麼形式的游離方式，要在氣體中產生自由電子，都應使氣體外層電子或金屬表面電子獲得足夠能量，以克服原子核的吸引力，且每次滿足條件的碰撞不一定都能產生游離過程。
2 在氣體質點相互碰撞中，還會產生帶負電的負離子，這是由於自由電子和氣體分子碰撞時，被氣體分子吸附而形成負離子。負離子的形成雖然未減少帶電質點的數目，但其游離能力比自由電子小得多。因此，負離子的形成對氣體放電的發展是不利的，有助於氣體抗電強度的提高。
（2）氣體中帶電質點的消失
在氣體中產生帶電質點的同時，也存在著帶電質點的消失過程。帶電質點的消失主要有以下三種方式：
1）帶電質點在電場作用下作定向運動，流入電極，中和電荷。
2）帶電質點從高濃度區域向低濃度區域擴散。這是由於質點的熱運動造成的，電子由於體積、質量遠小於離子，因而電子擴散比離子擴散更快。
3）帶電質點的復合。帶正、負電荷的質點相遇，發生電荷的傳遞、中和而還原成中性質點的過程，稱為復合。
總之,氣體中存在游離過程，也就存在復合過程。在電場的作用下，氣體間隙是發展成擊穿還是保持其絕緣能力，取決於氣體中帶電質點的產生和消失：
● 如果帶電質點的產生佔主要地位，氣體間隙中的帶電質點數目就增加，放電就能發展下去成為擊穿；
● 如果帶電質點的消失佔主要地位，氣體間隙中帶電質點數目就減少，放電就會逐漸停止，氣隙尚能起絕緣作用。
9、對於均勻電場氣隙的擊穿，可用湯遜理論或流注理論來描述。
湯遜理論基於低氣壓情況下通過實驗總結出來的，流注理論則可以很好地解釋大氣壓下的氣隙擊穿。
湯遜理論：該理論是在2023年由英國人湯遜根據試驗事實，提出了比較系統的氣體放電理論，闡述了氣體放電過程，並確定出放電電流和擊穿電壓之間的函式關係。湯遜氣體放電理論最早定量地解釋了氣體放電理論，內容為：
氣體間隙中發生的碰撞電離以及陰極上發生的二次電子發射過程是氣體間隙擊穿的主要機制。
流注理論：解釋氣體擊穿過程的基本理論之一，與湯遜理論相互補充，能較好地解釋高氣壓長間隙以及不均勻電場中的氣體放電現象。理論認為：
在氣體擊穿的過程中，除了湯遜放電理論中所闡述的電離現象之外，空間電荷引起的電場畸變以及間隙中的光電離也是很重要的影響因素。
10、不均勻電場中的放電過程
電場的不均勻程度：
u——電極間電壓
s——電極距離
氣體放電、非自持放電、自持放電
通常情況下，氣體是良好的絕緣體，並不導電。
然而，加熱、照射（紫外線、放射性射線）等都能使氣體電離，這些因素統稱為電離劑。
因電離產生的全部離子都被驅趕到電極上，於是電流達到飽和，飽和電流的大小取決於電離劑的強度，一旦撤離電離劑，氣體離子很快消失，電流中止。這種導電稱為被激導電或非自持放電。
當電壓增加到某一數值後，氣體中電流急劇增加，即使撤去電離劑，導電仍能維持。這種情形稱為氣體自持導電或自激放電，氣體由被激導電過渡到自持導電的過程，稱為氣體被擊穿或點燃。相應的電壓叫作擊穿電壓。
11,電暈放電
氣體介質在不均勻電場中的區域性自持放電。最常見的一種氣體放電形式。在曲率半徑很小的尖端電極附近，由於區域性電場強度超過氣體的電離強度，使氣體發生電離和激勵，因而出現電暈放電，發生電暈時在電極周圍可以看到光亮，並伴有噝噝聲。
電暈放電可以是相對穩定的放電形式，也可以是不均勻電場間隙擊穿過程早期發展階段。
12、電暈放電在工程技術中的影響
電力系統中的高壓及超高壓輸電線路導線上發生電暈，會引起電暈功率損失、無線電干擾、電視干擾以及雜訊干擾，進行線路設計時，應選擇足夠的導線截面積，或採用**導線降低導線表面電場的方式，以避免發生電暈。對於高電壓電氣裝置，發生電暈放電會漸漸破壞裝置絕緣性能。
13、電場形式對放電電壓的影響
（1）均勻電場中的擊穿電壓
不可能出現持續的區域性放電，流注一旦形成，間隙就被擊穿。
無極性效應。
（2）稍不均勻電場中的擊穿電壓
一旦出現區域性放電，立即導致整個間隙的完全擊穿；
電場不對稱時，極性效應不很顯著，其極性效應為大曲率半徑的電極為負極性的擊穿電壓略低於為正極性時的數值。
擊穿電壓與電場均勻程度關係極大。電場越均勻，同樣間隙距離下的擊穿電壓就越高，其極限就是均勻電場的擊穿電壓。
（3）極不均勻電場中的擊穿電壓
工程上常用的電場，絕大多數是極不均勻電場。
當所加電壓小於間隙擊穿電壓時，可出現區域性的持續的電暈放電。電暈放電的空間電荷使外電場強烈畸變，使得決定擊穿電壓的主要因素是間隙距離，電極形狀對擊穿電壓的影響不大。
放電分散性較大，且極性效應顯著，棒極為正極性時的擊穿電壓比棒極為負極性時的擊穿電壓低。
結論● 間隙距離相同時，電場越均勻，氣隙的擊穿電壓就越高。
● 一般情況下，極間距離越大，放電電壓越高，但不是成正比地增加。
14、電壓波形對擊穿電壓的影響
（1）直流電壓下的擊穿電壓
對於電場極不均勻的棒－板間隙，其擊穿電壓存在著明顯的極性效應，棒極為正時擊穿電壓比棒極為負時低得多。棒－棒電極間的擊穿電壓介於不同極性的棒－板電極之間。
（2）工頻電壓下的擊穿電壓
間隙擊穿總是在棒極為正，電壓達到幅值時發生，且其擊穿電壓（峰值）和直流電壓下的正棒－負板的擊穿電壓相近。除了起始部分外，擊穿電壓與距離近似成正比：棒－板間隙的平均擊穿場強（峰值）比棒－棒稍低一些。
但當間隙距離超過2m後，擊穿電壓與間隙距離的關係出現明顯的飽和趨向，平均擊穿場強明顯降低，棒－板間隙尤其嚴重。這就使得棒－板間隙與棒－棒間隙擊穿電壓的差距拉大。因此，在電氣裝置中希望盡量採用「棒－棒」型別的電極結構而避免「棒－板」型別。
（3）衝擊電壓下的擊穿電壓
衝擊電壓作用下，氣體的擊穿電壓要比持續電壓作用下的擊穿電壓高，它們的比值稱為衝擊係數，一般大於1。
棒－板間隙有明顯的極性效應，棒－棒間隙也有較小的極性效應。擊穿電壓與距離成正比，沒有顯著的飽和趨勢。
15、氣體的性質和狀態對放電電壓的影響
（1）氣體狀態對放電電壓的影響
提高氣體壓力時，可以提高氣隙的擊穿電壓。工程上為提高氣隙的擊穿電壓，在電氣裝置上採用了壓縮空氣。
當間隙距離不變時，擊穿電壓隨壓力提高而很快增加，但當壓力增加到一定值後，擊穿電壓增加的速度逐漸減小，說明再繼續公升高氣壓的效果不大。
在高氣壓下，擊穿電壓與電極的表面狀態及材料有很大關係。電極表面不光潔，擊穿電壓下降，分散性也大。
材料不同，擊穿電壓不同。如不鏽鋼電極的擊穿電壓比鋁製電極的擊穿電壓要高。
在高氣壓下，電場均勻程度對擊穿電壓的影響比在標準大氣壓下要顯著得多，擊穿電壓將隨電場均勻程度下降而劇烈降低。
在高氣壓下，濕度增加，擊穿電壓明顯下降，電場不均勻，下降更顯著。
隨著海拔高度的增大，空氣變得逐漸稀薄，大氣壓力和相對密度減小了，因而空氣的電氣強度也將降低。
（2）氣體性質對放電電壓的影響
不同氣體，具有不同的耐電強度。在間隙中採用高電強度氣體，可以大大提高氣隙的擊穿電壓或大大減少工作壓力（氣壓太高，使製造工藝複雜，裝置造價高，執行麻煩）。
高電強度氣體——其電氣強度比空氣高得多。
16、沿面放電
電氣裝置中用來固定支撐帶電部分的固體介質，多數是在空氣中。如輸電線路的針式或懸式絕緣子、隔離開關的支柱絕緣子、變壓器套管等，當導線電位超過一定限制時，常在固體介質和空氣的分界面上出現沿固體介質表面的氣體放電現象，稱為沿面放電（或稱沿面閃絡）。
沿面放電是一種氣體放電現象，沿面閃絡電壓比氣體或固體單獨作絕緣介質時的擊穿電壓都低，受表面狀態、空氣汙穢程度、氣候條件等因素影響很大。
17、影響沿面放電電壓的因素
（1）電場分布情況和電壓波形的影響
在均勻電場中或具有弱垂直分量的不均勻電場中，沿面閃絡電壓與閃絡距離近似成線性關係。
在具有強垂直分量的不均勻電場中，直流電壓下，沿面閃絡電壓與閃絡距離仍是線性關係。
作用電壓是工頻、高頻或衝擊電壓時，則隨著沿面閃絡距離的增長，沿面閃絡電壓的提高呈顯著飽和趨勢。
（2）介質材料的影響
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